814材料科学基础B答案12
814材料科学基础B试题
河南科技大学2013年硕士研究生入学考试试题考试科目代码：814 考试科目名称：材料科学基础B（如无特殊注明，所有答案必须写在答题纸上，否则以“0”分计算）1.已知室温下α-Fe的晶格常数为2.866×10-8 cm，实际密度为7.87 g/cm3，原子量为55.847 g/mol，阿佛加德罗常数为236.02310原子。
1)分别求出（100）、（110）和（111）的晶面间距；（9分）2)指出晶面间距最大的晶面和其特性；（4分）3)计算α-Fe的理论密度和每立方厘米晶胞中的空位数目。
（12分）（共25分）2.画出金属材料的强度与位错密度的关系曲线的示意图。
根据塑性变形的位错理论解释之。
举例说明它在实际中的应用。
（15分）3.比较再结晶、二次再结晶、二次结晶和重结晶这四者之间的不同点。
写出三种类型的重结晶。
（15分）4.画出Fe－Fe3C相图，用相组成物填写相图各区。
（7分）1)用结晶冷却曲线分析3%C合金的平衡结晶过程，写出各阶段发生的转变的类型和反应式，写出各阶段的组织组成物。
（14分）2)计算3%C的合金室温下组织组成物和相组成物的相对量。
（7分）3)图1中哪个是3%C的合金的室温平衡组织? （3分）4)平衡结晶下，2.15%C的合金在1148℃反应后的组织特征有何特点？为什么？（4分）（共35分）A) B) C) D)图1 铁碳合金室温平衡组织（4％硝酸酒精腐蚀）5.已知直径为10mm的T10钢试样，AC1：730℃，AC cm：800℃。
1)画出该钢的TTT曲线和CCT曲线的示意图。
说明两者的不同点。
（8分）2)填写表1，将各工艺的冷却曲线画在相应的过冷A转变曲线上（表作在答题纸上后填写）。
（14分）3)此钢能否采用油冷却淬火？能否采用更高的加热温度淬火？为什么？（8分）4)说明该钢淬火马氏体的显微形态、亚结构和性能特点。
（5分）（共35分）表1 T10钢的热处理工艺和组织6.何谓淬透性？何谓红硬性？高速钢W18Cr4V和W6Mo5Cr4V2的淬透性、红硬性和耐磨性与主要与什么合金元素有关？比较这两种钢的性能。
02-06年北京科技大学考研814材料科学基础真题答案
2002答案：一，1，点阵畸变：在局部范围，原子偏离其正常的点阵位置，造成点阵畸变。
2，柏氏矢量：描述位错特征的一个重要矢量，它集中反映了位错区域内畸变总量的大小和方向，也是位错扫过后晶体相对滑动的量。
3，相图：描述各相平衡存在条件或共存关系的图解，也可称为平衡时热力学参量的几何轨迹。
4，过冷度：相变过程中冷却到相变点以下某个温度后发生转变，平衡相变温度与该实际转变温度之差称过冷度。
5，形变织构：多晶形变过程中出现的晶体学取向择优的现象。
6，二次再结晶：再结晶结束后正常长大被抑制而发生的少数晶粒异常长大的现象。
7，滑移系：晶体中一个滑移面及该面上的一个滑移方向的组合称一个滑移系。
8，孪生：晶体受力后，以产生孪晶的方式进行的切变过程。
二，立方晶系中（111）面、（435）面图略。
立方晶系空间点阵特征是点阵参数有如下关系：a=b=c, α=β=γ=90°。
也可用具有哪类对称元素表示，若有四个三次转轴，则对应立方点阵。
三，分为三晶区：激冷区、柱状晶区、中心等轴晶区。
影响铸锭结晶组织的因素：1，液体过冷度，越小越好。
2，凝固温度范围，越大越好，有利于枝晶的破碎。
3，温度梯度，越小越有利于等轴晶。
4，合金熔点低，温度梯度小。
5，搅拌或加孕育剂。
四，frank-read源机制，图略见课本。
滑移面上一个在A，B两点被钉扎的位错AB，在应力作用下弓出（状态2），弓出到3状态时，下方相邻部分反号相吸，并局部合并，完成一次增殖过程放出一位错环（状态4）。
在应力作用下，继续重复前面1-4过程。
五，一维下，J=-D ；J：扩散流量，单位时间通过单位面积扩散的物质量，D：扩散系数，：浓度梯度，：其意义为物质扩散量与该物质的浓度梯度成正比，方向相反。
影响扩散的因素：1，温度，满足D=D0e 的关系，T升高，D增加。
2，界面表面及位错，是扩散的快速通道。
3，第三组元，可对二元扩散有不同影响，如Mo、W降低C在r-Fe 中的扩散系数，Co、Si加速C扩散，Mn影响不大。
2014年北京科技大学814材料科学基础考研真题及详解【圣才出品】
2014年北京科技大学814材料科学基础考研真题及详解一、简述题（5分/小题，共30分）1．再结晶温度答：再结晶温度不像结晶或者其他相变温度那样严格确定，它受很多因素的影响，根据条件的不同在一定范围内变化。
冷变形金属开始进行再结晶的最低温度称为再结晶温度，它可用金相法或硬度法测定，即以显微镜中出现第一颗新晶粒时的温度或以硬度下降50%所对应的温度，定义为再结晶温度。
工业上规定，再结晶温度为经过大的冷塑性变形（通常变形量为70%以上）的金属，1小时保温时间内能完成（通常完成95%或98%）再结晶过程的最低温度。
2．相平衡条件答：相平衡条件是指在确定状态下，一个多相系统中各相的性质和数量均不随时间变化，此时各相的化学势相等。
从宏观上看，没有物质由一相向另一相的净迁移，但从微观上看，不同相之间的分子转移并未停止，只是每个相的生成速度与它的消失速度相等。
此时，吉布斯自由能最小，多元系统存在的相数可用吉布斯相律来判断：f＝C－P＋2。
3．上坡扩散答：上坡扩散的驱动力是化学位梯度，在界面上，组元的扩散方向是由低浓度区域向高浓度区域，其扩散方向与菲克第一定律所指方向正好相反。
上坡扩散的存在说明扩散的驱动力不是浓度梯度，而是化学位梯度。
4．空间点阵答：空间点阵是指把晶体质点的中心用直线连接起来，构成一个空间网格，其中每个点都处于相同的环境中，在三维空间中周期性地规律排列。
在表达晶体结构时，空间点阵中每一个阵点代表一个或几个相同原子的所处位置，其周围环境和对称性都相同。
依据晶胞参数之间关系的不同，可以把所有晶体的空间点阵划归为7类，即7个晶系。
按照点阵在空间排列方式不同，7个晶系共包括14种布拉菲点阵。
5．堆垛层错答：堆垛层错（简称层错）是指晶体结构层间正常的周期性重复堆垛顺序在某两层间出现了错误，从而导致沿该层间平面（称为层错面）两侧附近原子的错误排布。
堆垛层错是层状结构晶格中常见的一种面缺陷，例如面心立方晶体在（111）面的堆垛顺序中发生层错，就会由正常的ABCABC…堆垛顺序改变为ABCBAC…6．临界分切应力答：临界分切应力是指使滑移系统开动的最小分切应力。
材料科学基础课后习题及答案
第二章答案2-1略。
2-2〔1〕一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求该晶面的晶面指数；〔2〕一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的晶面指数。
答：〔1〕h:k:l==3:2:1,∴该晶面的晶面指数为〔321〕；〔2〕h:k:l=3:2:1，∴该晶面的晶面指数为〔321〕。
2-3在立方晶系晶胞中画出以下晶面指数和晶向指数：〔001〕与[]，〔111〕与[]，〔〕与[111]，〔〕与[236]，〔257〕与[]，〔123〕与[]，〔102〕，〔〕，〔〕，[110]，[]，[]答：2-4定性描述晶体构造的参量有哪些.定量描述晶体构造的参量又有哪些.答：定性：对称轴、对称中心、晶系、点阵。
定量：晶胞参数。
2-5依据结合力的本质不同，晶体中的键合作用分为哪几类.其特点是什么.答：晶体中的键合作用可分为离子键、共价键、金属键、范德华键和氢键。
离子键的特点是没有方向性和饱和性，结合力很大。
共价键的特点是具有方向性和饱和性，结合力也很大。
金属键是没有方向性和饱和性的的共价键，结合力是离子间的静电库仑力。
范德华键是通过分子力而产生的键合，分子力很弱。
氢键是两个电负性较大的原子相结合形成的键，具有饱和性。
2-6等径球最严密堆积的空隙有哪两种.一个球的周围有多少个四面体空隙、多少个八面体空隙.答：等径球最严密堆积有六方和面心立方严密堆积两种，一个球的周围有8个四面体空隙、6个八面体空隙。
2-7n个等径球作最严密堆积时可形成多少个四面体空隙、多少个八面体空隙.不等径球是如何进展堆积的.答：n个等径球作最严密堆积时可形成n个八面体空隙、2n个四面体空隙。
不等径球体进展严密堆积时，可以看成由大球按等径球体严密堆积后，小球按其大小分别填充到其空隙中，稍大的小球填充八面体空隙，稍小的小球填充四面体空隙，形成不等径球体严密堆积。
2-8写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。
答：面心立方格子的单位平行六面体上所有结点为：〔000〕、〔001〕〔100〕〔101〕〔110〕〔010〕〔011〕〔111〕〔0〕〔0〕〔0〕〔1〕〔1〕〔1〕。
2011年北京科技大学814材料科学基础考研真题及详解【圣才出品】
2011年北京科技大学814材料科学基础考研真题及详解一、名词解释（5分/题，共40分）1．空间点阵答：空间点阵是指把晶体质点的中心用直线连接起来，构成一个空间网格，其中每个点都处于相同的环境中，在三维空间中周期性地规律排列。
在表示晶体结构时，空间点阵中每一个阵点代表一个或几个相同原子的所处位置，其周围环境和对称性都相同。
依据晶胞参数之间关系的不同，可以把所有晶体的空间点阵划归为7类，即7个晶系。
按照点阵在空间排列方式不同，7个晶系共包括14种布拉菲点阵。
2．临界分切应力答：临界分切应力是指使滑移系开动的最小分切应力。
临界切分应力也是一个表示晶体屈服实质的物理量，它是一个定值，不随试样的取向变化，只取决于晶体内部的实际状况。
3．滑移系答：位错滑移是指在外力的作用下，位错线在其滑移面（即位错线和伯氏矢量b构成的晶面）上的运动。
位错线与其伯氏矢量构成的晶面称为该位错的滑移面，晶体的滑移面通常是指晶体中的原子密排面。
当晶体发生滑移时，在某些特定的晶面和晶向会相对滑开，特定的晶向即为滑移方向；一个滑移面和该面上的一个滑移方向称为一个滑移系。
4．堆垛层错答：堆垛层错（简称层错）是指晶体结构层间正常的周期性重复堆垛顺序在某两层间出现了错误，从而导致沿该层间平面（称为层错面）两侧附近原子的错误排布。
堆垛层错是层状结构晶格中常见的一种面缺陷，例如面心立方晶体在（111）面的堆垛顺序中发生层错，就会由正常的ABCABC…堆垛顺序改变为ABCBAC…。
5．调幅分解答：调幅分解是指过饱和固溶体在一定温度下通过溶质原子的上坡扩散形成结构相同而成分呈周期性波动的两种固溶体的过程，是自发的脱溶过程，它不需要形核，而是通过溶质原子的上坡扩散形成结构相同而成分呈周期性波动的纳米尺度共格微畴，以连续变化的溶质富集区与贫化区彼此交替地均匀分布于整体中。
按扩散-偏聚机制进行的无需成核、而由成分起伏直接长大形成新相的固态相变。
6．脱溶答：脱溶是指当固溶体因温度变化等原因而呈过饱和状态时，将自发的发生分解过程，其所含的过饱和溶液中，溶质原子发生偏聚，并沉淀析出新相的现象。
材料科学基础课后习题及答案
第二章答案2-1略。
2-2〔1〕一晶面在x、y、z轴上的截距分别为2a、3b、6c，求该晶面的晶面指数；〔2〕一晶面在x、y、z轴上的截距分别为a/3、b/2、c，求出该晶面的晶面指数。
答：〔1〕h:k:l==3:2:1,∴该晶面的晶面指数为〔321〕；〔2〕h:k:l=3:2:1，∴该晶面的晶面指数为〔321〕。
2-3在立方晶系晶胞中画出以下晶面指数和晶向指数：〔001〕与[]，〔111〕与[]，〔〕与[111]，〔〕与[236]，〔257〕与[]，〔123〕与[]，〔102〕，〔〕，〔〕，[110]，[]，[]答：2-4定性描述晶体构造的参量有哪些.定量描述晶体构造的参量又有哪些.答：定性：对称轴、对称中心、晶系、点阵。
定量：晶胞参数。
2-5依据结合力的本质不同，晶体中的键合作用分为哪几类.其特点是什么.答：晶体中的键合作用可分为离子键、共价键、金属键、范德华键和氢键。
离子键的特点是没有方向性和饱和性，结合力很大。
共价键的特点是具有方向性和饱和性，结合力也很大。
金属键是没有方向性和饱和性的的共价键，结合力是离子间的静电库仑力。
范德华键是通过分子力而产生的键合，分子力很弱。
氢键是两个电负性较大的原子相结合形成的键，具有饱和性。
2-6等径球最严密堆积的空隙有哪两种.一个球的周围有多少个四面体空隙、多少个八面体空隙.答：等径球最严密堆积有六方和面心立方严密堆积两种，一个球的周围有8个四面体空隙、6个八面体空隙。
2-7n个等径球作最严密堆积时可形成多少个四面体空隙、多少个八面体空隙.不等径球是如何进展堆积的.答：n个等径球作最严密堆积时可形成n个八面体空隙、2n个四面体空隙。
不等径球体进展严密堆积时，可以看成由大球按等径球体严密堆积后，小球按其大小分别填充到其空隙中，稍大的小球填充八面体空隙，稍小的小球填充四面体空隙，形成不等径球体严密堆积。
2-8写出面心立方格子的单位平行六面体上所有结点的坐标。
答：面心立方格子的单位平行六面体上所有结点为：〔000〕、〔001〕〔100〕〔101〕〔110〕〔010〕〔011〕〔111〕〔0〕〔0〕〔0〕〔1〕〔1〕〔1〕。
北京科技大学814材料科学基础-讲义
814 材料科学基础
（强化课程内部讲义）
海文考研专业课教研中心
《 814 材料科学基础》
强化课程讲义
目录
第一部分 序言 .................................................................. 3 第二部分 初试科目各章节知识点深度剖析 ............................................. 5 第一本书《材料科学基础》 ..................................................... 5 第一章 原子的结构与键合 ...................................................... 5 1.1 本章知识点串讲 ................................................................................................................. 5 1.2 本章重难点总结 ................................................................................................................. 6 1.3 本章典型题库 .................................................................................................................... 6 第二章 固体结构 ............................................................. 6 2.1 本章知识点串讲 ................................................................................................................. 7 2.2 本章重难点总结 ................................................................................................................10 2.3 本章典型题库 ...................................................................................................................13 第三章 晶体缺陷 ................ 14 3.1 本章知识点串讲 ................................................................................................................14 3.2 本章重难点总结 ................................................................................................................18 3.3 本章典型题库 ...................................................................................................................20 第四章 固体中原子及分子的运动 ................................................ 21 4.1 本章知识点串讲 ................................................................................................................21 4.2 本章重难点总结 ................................................................................................................24 4.3 本章典型题库 ...................................................................................................................25 第五章 材料的形变和再结晶.................................................... 25 5.1 本章知识点串讲 ................................................................................................................26 5.2 本章重难点总结 ................................................................................................................30 5.3 本章典型题库 ...................................................................................................................32 第六章 单组元相图及纯晶体的凝固 .............................................. 34 6.1 本章知识点串讲 ................................................................................................................34 6.2 本章重难点总结 ................................................................................................................36 6.3 本章典型题库 ...................................................................................................................37 第七章 二元系相图和合金的凝固与制备原理 ....................................... 38 7.1 本章知识点串讲 ................................................................................................................38 7.2 本章重难点总结 ................................................................................................................39 7.3 本章典型题库 ...................................................................................................................41 第八章 三元相图 ............................................................ 42 8.1 本章知识点串讲 ................................................................................................................42 8.2 本章重难点总结 ................................................................................................................43 第九章 材料的亚稳态 ......................................................... 43 9.1 本章知识点串讲 ................................................................................................................44 9.2 本章重难点总结 ................................................................................................................44 9.3 本章典型题库 ...................................................................................................................46 第二本书《金属学》 .......................................................... 46 第一章 金属及合金中的固态转变 ................................................ 47
《材料科学基础》习题及参考答案
形核功，还是可以成核的。
答案
(7)测定某纯金属铸件结晶时的最大过冷度，其实测
值与用公式ΔT=0.2Tm计算值基本一致。
答案
(8) 某些铸件结晶时，由于冷却较快，均匀形核率N1
提高，非均匀形核率N2也提高，故总的形核率为N=
N1 +N2。
答案
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53
(9) 若在过冷液体中，外加10 000颗形核剂，则结晶
❖ ②比较Cu-10% Sn合金铸件和Cu-30%合金铸件的铸造性能 及铸造组织，说明Cu-10% Sn合金铸件中有许多分散砂眼的 原因。
③ω(Sn}分别为2%，11%和15%的青铜合金，哪一种可进行 压力加工?哪种可利用铸造法来制造机件?
答案
返7回8
❖ 9.如下图所示，已知A，B，C三组元固态完全不互溶，质量 分数分别84%A,，10%B，10%C的O合金在冷却过程中将进 行二元共晶反应和三元共晶反应，在二元共晶反应开始时， 该合金液相成分(a点)为60%A，20%B，20%C，而三元共 晶反应开始时的液相成分(E点)为50%A，10%B，40%C。
答案
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6
❖ 6.位错受力后运动方向处处垂直于位错线，在运动
过程中是可变的，晶体作相对滑动的方向应是什么
方向？
答案
❖ 7.位错线上的割阶一般如何形成？
答案
❖ 8.界面能最低的界面是什么界面？
答案
❖ 9. “小角度晶界都是由刃型位错排成墙而构成的”这
种说法对吗？
答案
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7
三、综合题
❖ 1. 作图表示立方晶体的（123）（0 -1 -2） （421）晶面及[-102][-211][346]晶向。 答案
❖ 9. 在Fe中形成1mol 空位的能量为104. 67kJ，
814材料科学基础-第二章 固体结构例题讲解
北京科技大学材料科学与工程专业814 材料科学基础主讲人：薛老师第二章固体结构例题讲解1.什么是晶面族？立方晶系{111}晶面族包含哪些晶面？答：在晶体内凡是晶面间距和晶面上的原子分布完全相同，只是空间位向不同的晶面我们可以把它们归并为同一个晶面族中，即晶面族，用{hkl}表示。
立方晶系{111}包括：（111）（111）（111）（111）（111）（111）（111）（111），这八个晶面构成一个八面体，因此晶面族{111}也成为八面体的面。
2.面心立方结构（100）和（111）晶面的夹角是多少？{100}的面间距是多少？答：（1） 所以：222222321321332211,cos b b b a a a b a b a b a ba b a b a ++⨯++++=⨯⨯>=<31111001101011cos 222222=++++⨯+⨯+⨯=ϕ︒==7.5431cos arc ϕ晶面的位向表示方法！！（2）面心立方，晶面间距：晶面为{100}，则带入公式，得到d=a,（a 最好自己设一下）因为是立方晶系需要对晶面进行判断是否需要修复！！面心立方h 、k 、l 不全为奇数或者偶数时，需要修正，可知，该晶面需要修正所以：d=a/2.222)()()h (d l k a hkl ++=3.晶带定律的应用例：已知晶体中两个不平行的晶面(h1k1l1)(h2k2l2)，证明(h3k3l3)与这两个晶面属于同一晶带，其中h3=h2+h1,k3=k2+k1,l3=l2+l1.答：设两个不平行的晶面所属晶带的晶带轴为[uvw]。
根据晶带定律，带入已知条件得到：h1u+k1v+l1w=0，h2u+k2v+l2w=0移项相加，得：(h1+h2)u+(k1+k2)v+(l1+l2)w=0，带入题目中的已知条件，可以得到h3u+k3v+l3w=0所以，第三个晶面与前面两个晶面属于同一个晶带。
例：在体心立方晶胞中画出一个最密排方向，并标明晶向指数，再画出过该方向的两个不同的低指数晶面，写出对应的晶面指数，这两个晶面与晶向构成什么关系？xzy G FE DOCBA注意点：1.画图一定要清洗，最好分开类画2.选取晶向的时候一定要选择对后期选择晶面有利的晶向3.回答晶带时，最好加上什么是晶带定律？4.六方晶系晶面、晶向指数例：写出图中六方晶胞EFGHIJE的晶面指数，以及EF,FG,GH,HI,IJ,JE 各晶向的晶向指数。
材料科学基础课后练习题含答案
材料科学基础课后练习题含答案1. 什么是晶格？晶格是指晶体结构中原子、离子、分子在空间排列有一定的规律，按照特定的对称性排列而形成的空间点阵。
2. 什么是晶体？晶体是指结晶体系中具有高度有序的排列而洛美斯密度一致、呈现清晰晶体面，和具有代表性的晶体内部结构的无穷大固体。
3. 简述晶体结构分类原则晶体结构可以根据原子位置的对称性分为14种布拉维格子，每个布拉维格子又可以对应多种晶体结构类型，例如简单晶体、体心立方、面心立方、钻石晶体等。
4. 什么是晶体缺陷？晶体缺陷是指晶体结构中原子、离子或分子位置不完全精确、规则的现象。
根据缺陷在晶体中的分布情况，可以将晶体缺陷分为线缺陷、点缺陷和面缺陷。
5. 简述热力学条件下晶体生长的三个步骤热力学条件下的晶体生长过程可以分为三个步骤：•核心形成：当过饱和度达到一定值时，就可形成微小的晶核，晶核数量随着过饱和度的增加而增大；•晶体生长：当核心生成后，溶液中的各种离子、分子会沉积在晶核上，促使气 / 液 / 溶液中的原子、离子、分子在晶面上排列组成更完整的晶体结构；•晶体成长：当溶液中的原子、离子、分子全部沉积在晶核上时，晶体成长过程就会停止。
6. 简述表面能的概念和意义表面能是指单位面积内表面上两种不同的物质相互接触时所表现出的相互吸引和相互排斥的能量。
表面能在化学键合、材料表面能、液体表面张力等方面都具有重要的意义。
7. 什么是结晶方向？结晶方向是指晶体的晶体学位置和方向散布，其决定了晶体内部原子、离子、分子排列的方向和空间位置。
8. 简述晶体缺陷的种类晶体缺陷根据出现的位置、性质不同可分为点缺陷、线缺陷和面缺陷。
其中点缺陷包括空位缺陷和杂质原子缺陷，线缺陷包括位错和螺旋差排，面缺陷包括晶界和附加缺陷。
9. 什么是位错？位错是晶体中原子排列从理论完美晶体位置发生的某种不规则畸变，是由于晶体内部发生畸变所产生的一类线缺陷，可分为Edge位错、Screw位错和Mixed位错。
北京科技大学814材料科学基础2010-2014年考研专业课历年真题汇编
北京科技大学
2014年硕士学位研究生入学考试试题=============================================================================================================试题编号：814试题名称：材料科学基础（共3页）
适用专业：材料科学与工程，材料工程（专业学位）
说明：所有答案必须写在答题纸上，做在试题或草稿纸上无效。
=============================================================================================================
一.简述题（5分/小题，共30分）
1.再结晶温度
2.相平衡条件
3.上坡扩散
4.空间点阵
5.堆垛层错
6.临界分切应力
二、分别回答后述几个问题：1.指出金属液相结晶时的热力学条件，它一定
需要过冷吗？为什么？2.如何确定液相结晶时的临界晶核半径，在相同
的过冷度下，均匀形核与非均匀形核的临界晶核半径和临界晶核形成能哪
个大？为什么？3.反过来，结晶金属熔化时一定需要过热吗？为什么？
4.能否用经典形核理论讨论再结晶的形核，为什么？（20分）
三、回答以下问题：1.晶体缺陷主要有哪几种？2.其中点缺陷主要有哪两种?
有哪些方法或手段可提高其数量？3.当点缺陷扩散到刃位错周围时，会
出现什么现象？位错的运动受到怎样的影响？4.如果点缺陷扩散到一般
大角晶界上，又会出现什么现象？晶界的运动受到怎样的影响？(20分)。
1。
材料科学基础课后习题答案讲解
《材料科学基础》课后习题答案第一章材料结构的基本知识4. 简述一次键和二次键区别答：根据结合力的强弱可把结合键分成一次键和二次键两大类。
其中一次键的结合力较强，包括离子键、共价键和金属键。
一次键的三种结合方式都是依靠外壳层电子转移或共享以形成稳定的电子壳层，从而使原子间相互结合起来。
二次键的结合力较弱，包括范德瓦耳斯键和氢键。
二次键是一种在原子和分子之间，由诱导或永久电偶相互作用而产生的一种副键。
6. 为什么金属键结合的固体材料的密度比离子键或共价键固体为高？答：材料的密度与结合键类型有关。
一般金属键结合的固体材料的高密度有两个原因：（1）金属元素有较高的相对原子质量；（2）金属键的结合方式没有方向性，因此金属原子总是趋于密集排列。
相反，对于离子键或共价键结合的材料，原子排列不可能很致密。
共价键结合时，相邻原子的个数要受到共价键数目的限制；离子键结合时，则要满足正、负离子间电荷平衡的要求，它们的相邻原子数都不如金属多，因此离子键或共价键结合的材料密度较低。
9. 什么是单相组织？什么是两相组织？以它们为例说明显微组织的含义以及显微组织对性能的影响。
答：单相组织，顾名思义是具有单一相的组织。
即所有晶粒的化学组成相同，晶体结构也相同。
两相组织是指具有两相的组织。
单相组织特征的主要有晶粒尺寸及形状。
晶粒尺寸对材料性能有重要的影响，细化晶粒可以明显地提高材料的强度，改善材料的塑性和韧性。
单相组织中，根据各方向生长条件的不同，会生成等轴晶和柱状晶。
等轴晶的材料各方向上性能接近，而柱状晶则在各个方向上表现出性能的差异。
对于两相组织，如果两个相的晶粒尺度相当，两者均匀地交替分布，此时合金的力学性能取决于两个相或者两种相或两种组织组成物的相对量及各自的性能。
如果两个相的晶粒尺度相差甚远，其中尺寸较细的相以球状、点状、片状或针状等形态弥散地分布于另一相晶粒的基体内。
如果弥散相的硬度明显高于基体相，则将显著提高材料的强度，同时降低材料的塑韧性。
材料科学基础课后习题答案(部分)_第2版_西安交通大学_石德珂主编
1.761019
3.自己看
4.不用看
5. （1）1点为正刃位错，2点为右螺位错， 3 点为负刃位错，4点为左螺位错。
（2）在晶体的上下底面施加一对平行于b的 切应力，且下底面的切应力与b同向平行。
（3）滑移面下部晶体相对于上部晶体产生与 b相同的滑移，并在晶体侧表面形成相应台阶。
6.应在滑移面上、下两部分晶体施加一切 应力，切应力的方向应与de位错线平行。
3.{111}
111
111
111
111
3.
N hk l
4 3! 2m n!
24 2m n!
{110}
110
101
011
110
1
01
011
{123} 123 132 213 231 312 321
m是指数中0的个数，n是相同指数
1
23
1
2
3
12
3
132
13
2
13
2
层错
a 6
121
在111
面内：a 2
110
a 6
121
层错
a 6
211
12.自己看 13.不用看 14自己看 16-20不用看
6.
x 0.25 0.7333 x y
x 0.5 0.4 x y z 0.5 0.5 zy x 0.8 y 0.05 z 0.95
10
共晶转变后的组织为 初 Ld
的个数
213
2
13
21 1
231
312
31
2
+
31
2
3
21
3
2 1
321
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河南科技大学
2012年硕士研究生入学考试试题答案及评分标准
考试科目代码： 814 考试科目名称： 材料科学基础B
1. 画出Cu 晶胞质点模型，计算出其晶胞中的原子数、原子半径和体积致密度。
图1为Cu 的
一个滑移面上的三个滑移方向，写出其晶面指数和晶向指数。
（12分）
答：晶胞质点模型2分，晶胞中的原子数2分，原子半径2分，体积致密度2分。
在面心立方（FCC ）Cu 晶胞中，结点在立方的角上和立方的面的中心，晶胞中的原子数： 42168
18）＝个面）（
（个角）（
晶胞
结点+
面心立方结构，r a 42=。
（其中a 为晶胞边长，r
为原子半径）4
r ∴=
Cu 滑移面)111(， （4分） 滑移方向晶向指数：
B 晶向]101[]101[或，
C 晶向]110[]011[或
D 晶向]011[]101[或
2. 若在液体中形成一个半径为r 的球形晶核时，试证明其形核功c G ∆与临界晶核表面积c A 之
间的关系为c c A G σ3
1-=∆ （σ为单位面积表面能）。
说明形核功和临界晶核半径的意义。
（15分）
答： （4分）
（3分）
（3分）
晶向
C 2
22
424143
33
c c v c c c
v G r G r r A G σππσπσσ⎛
⎫∆=
-
∆+== ⎪∆⎝
⎭v G V G A σ
∆=∆+32
443v G r G r ππσ
∆=∆+0d G dr ∆=2c v
r G σ
=-
∆
形核功：在液相内形成临界晶核时，体积自由能差只补偿所需表面能的2/3，而另外1/3则依靠液相中存在的能量起伏提供，即需外界作功。
（3分）
临界晶核半径：当晶胚尺寸< 临界晶核半径, 晶胚不稳定，会重新溶化，即在结构起伏中消失。
当晶胚尺寸≥临界晶核半径时，可以形核。
（2分）
3.在铸造生产中细化晶粒的途径有哪些？分析细化晶粒的原理。
（15分）
答：
细化铸件晶粒的措施主要有三种：
（1）提高过冷度：
一般金属结晶时的过冷范围内，过冷度越大，N/G越大，所以晶粒细小。
（4分）
（2）变质处理
变质剂为活性质点，满足点阵匹配的原理，可以降低晶核和变质剂质点之间的表面能，降低接触角，降低形核功，增加非均匀形核的形核率。
从而有效细化晶粒。
加入抑制晶粒长大的变质剂也可细化晶粒。
（8分）
（3）振动、搅动
一方面依靠从外面输入能量促进晶核提前形成，另一方面是使成长中的枝晶破碎，使晶核数目增多。
（3分）
4.塑性变形对金属材料的组织和性能有何影响？塑性变形的金属材料在加热时组织和性能又
会产生哪些变化？举例说明其退火应用。
（20分）
答
塑性变形对金属材料的组织和性能的影响（5分）
1)晶粒外形变化：随变形方向拉长（或压扁）
2)位错胞亚结构形成，位错密度急增
3)大变形量条件下形成形变织构
4)产生内应力
5)产生加工硬化
塑性变形的金属材料在加热时组织和性能会产生的变化（9分）
1)回复；光学显微组织不变，消除内应力。
2)再结晶：等轴晶形成，消除加工硬化。
3)晶粒长大：力学性能下降。
去应力退火：消除内应力，保持加工硬化。
冷卷弹簧退火（6分）
再结晶退火：消除加工硬化，以利于继续变形。
冷轧工艺中间退火。
5.何谓固溶强化？请用位错理论说明固溶强化的机理。
（10分）
答：
固溶强化：固溶体中随溶质的加入量的提高，材料强度随之提高的现象。
（2分）
晶体的滑移是金属塑性变形的最主要的方式。
滑移的本质是位错运动的结果。
固溶体中溶质原子与位错的产生弹性交互作用、电交互作用和化学交互作用，阻碍了位错的运动。
溶质原子聚集在刃位错的周围，形成“柯氏气团”。
柯氏气团对位错有“钉扎”作用，增大了位错运动的阻力，从而提高了固溶体合金的塑性变形抗力，从而提高强度。
（8分）
6. 根据Fe －Fe 3C 相图（图2）回答下列问题：
1) 用相组成物填写相图各区。
（图画在答题纸上后填写） 2) 写出相图中三条水平线发生的转变的温度、类
型和反应式。
3) 用结晶冷却曲线分析45钢的平衡结晶过程（标
明各阶段的组织组成物、反应式）。
4) 计算
45钢室温下组织组成物和相组成物的相
对量。
5)
图
3中哪个是45钢的室温平衡组织? （共30分）
图2
A) B) C) D)
图3 铁碳合金室温平衡组织（4％硝酸酒精腐蚀）
答：（1） （6分）
（2）（6分） 1495℃ 包晶转变 L+δ→γ；1148℃ 共晶转变 L→ γ+Fe 3C ；
727℃ 共析转变 γ→ α+ Fe 3C （3）（10分） （4）（6分）
组织组成物的相对量:0.770.45
α(%)100%41.6%0.770.0008
-=
⨯≈-，P(%) =1−41.6% ≈58.4%。
相组成物的相对量： 6.690.45
α(%)100%93.3%6.690.0008
-=
⨯≈-，Fe 3C (%) =1−93.3% ≈6.7%。
（5）图B是45钢的室温平衡组织。
（2分）
7.简述钢中的常见的两种马氏体的组织形态及亚结构和形成条件，说明这两种马氏体性能的差
别及其原因。
（15分）
答：
淬火马氏体的显微形态有2种：
1)板条马氏体：是由许多成群的、相互平行排列的板条所组成。
亚结构为位错。
奥氏体中含碳
量低于0.2%，形成全部板条马氏体。
2)片状马氏体：马氏体片之间互不平行，而呈一定角度分布。
亚结构为孪晶，奥氏体中含碳量
高于1.0%，形成全部片状马氏体（6分）
由于高碳片状马氏体碳浓度高，晶格畸变大，因此硬度高。
片状马氏体的塑性和韧性差是由于其亚结构主要为孪晶，滑移系大大减少；碳浓度高，晶格畸变大，淬火应力大以及存在高密度的显微裂纹。
而板条马氏体中含碳量低，可以发生“自回火”，且碳化物分布均匀；其次是胞状位错亚结构中位错分布不均匀，存在低密度位错区，为位错运动提供了活动余地。
由于位错运动能缓和局部应力集中，延缓裂纹形核及削减已有裂纹尖端的应力场，故对韧性有利。
此外，淬火应力小，不存在显微裂纹，裂纹通过马氏体条也不易扩展，（9分）
8.直径为10mm的45钢，AC1：730℃，AC3：780℃。
画出其过冷奥氏体的TTT曲线。
填写
表格（写在答题纸上），将各相应的冷却曲线画在TTT曲线合适的位置上。
（18分）
答：
TTT曲线（4分）
填写表格（8分）
冷却曲线（6分）
9.采用40CrNiMo钢制造某一主轴（直径为100mm），要求有良好的综合力学性能（HRC30~35），
轴颈表面要求耐磨（≥55HRC）。
解答下列问题：
1)编写简明加工工艺路线。
2)说明加工工艺路线中的热处理的作用。
3)分析其使用态的表层组织和心部组织。
4)分析钢中合金元素的作用。
（共15分）
答：1）加工工艺路线如下：
下料→锻造→完全退火→粗加工→调质→精加工→轴颈表面感应加热淬火＋低温回火→磨削（3分）
2）完全退火：为了改善锻造组织，细化晶粒，降低硬度，有利于切削加工，并为随后调质热处理作好组织准备。
调质：得到回火索氏体，保证心部具有良好的塑性和韧性。
感应加热淬火：提高表面的硬度，耐磨性、疲劳强度。
低温回火：在保持高硬度、高耐磨性前提下，减少淬火应力、降低脆性、稳定组织。
（6分）
3)最终热处理后的表面组织为M回。
心部：回火索氏体（3分）
4)此钢合金元素Cr、Ni主要起提高淬透性的作用。
Mo主要起抑制高温回火脆性的作用。
（3分）。